DE3207247C2 - Verfahren zur Verbesserung der Schweißeignung einer Kupfer-Nickel-Legierung - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Schweißeignung einer Kupfer-Nickel-LegierungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine schweißgeeignete, korrosionsbeständige Kupfer-Nickel-Legierung mit guter Warmverformbarkeit und hoher Zugfestigkeit, bestehend aus 4 bis 22% Nickel, bis 3% Mangan, bis 3% Eisen, bis 0,3% Silizium, bis 4% Chrom, 0,005 bis 0,2% Kohlenstoff und wenigstens einem der Elemente, Titan, Vanadin, Zirkon, Niob, Tantal oder Hafnium von 0,1 bis 4%, Rest Kupfer einschließlich nicht vermeidbarer Verunreinigungen. Diese korrosionsbeständige Legierung zeichnet sich durch eine verbesserte Schweißeignung und Warmverformbarkeit sowie einen dafür geeigneten Schweißzusatzwerkstoff aus.
Description
4 bis 12% Nickel
0,2 bis 2% Mangan
1 bis Z2% Eisen
0.005 bis 0,1% Kohlenstoff.
wenigstens einem der Elemente Titan, Vanadium, Zirkonium, Niob, Tantal oder Hafnium in einer Menge
von 0,1 bis 4% und Rest Kupfer einschließlich nicht vermeidbarer Verunreinigungen, dadurch
gekennzeichnet, daß ihr Titan-Gehalt so bemessen wird, daß er dem 4- bis 5-fachen Gehalt an
Kohlenstoff entspricht und Titan ganz oder teilweise
durch die gleiche Menge Vanadium oder die doppelte Menge Niob oder die jeweils 4fache Menge Tantal
oder Hafnium ersetzt wird und die Legierung unmittelbar nach dem Abguß oder nach der Warmformgebung
einer Homogenisierungsglühung zwischen 700 und 10500C bis über mehrere Stunden
unterworfen wird, anschließend im Temperaturbereich von 800 bis 3500C mittels bewegter Luft oder
durch Wasserabschrecken schnell abgekühlt und abschließend um mehr als 10% kaltverformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Titan oder Vanadium durch die doppelte.
Tantal oder Hafnium durch die halbe Menge Zirkonium ersetzt ist, wobei der Zirkonium-Gehalt dem
1 Ofachen Gehalt an Kohlenstoff entspricht.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierungsglühung
zwischen 800 und 10000C erfolgt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung 30 bis
60% beträgt.
5. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Legierung aus
4 bis 12% Nickel
0,2 bis 2% Mangan
1 bis 2,2% Eisen
0,005 bis 0,1 % Kohlenstoff,
0,2 bis 2% Mangan
1 bis 2,2% Eisen
0,005 bis 0,1 % Kohlenstoff,
wenigstens einem der Elemente Titan, Vanadium,
Zirkonium, Niob,Tantal oder Hafnium in einer Menge von 0,1 bis 4% und Rest Kupfer einschließlich
nicht vermeidbarer Verunreinigungen, wobei ihr Titan-Gehalt dem 4- bis 5fachen Gehalt an Kohlenstoff
entspricht und Titan ganz oder teilweise durch die gleiche Menge Vanadium oder die doppelte
Menge Niob oder die jeweils 4fache Menge Tantal oder Hafnium ersetzt ist, als artgleicher Schweißzusatzwerkstoff
für die nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellte Legierung.
6. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Legierung nach Anspruch 5,
deren Gehalt an Titan oder Vanadium durch die doppelte.
deren Gehalt an Niob durch die gleiche.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Schweißeignung einer Kupfer-Nickel-Legierung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie die Verwendung der Legierungszusammeiisetzung
als artgleicher Schweißzusatzwerkstoff.
Aus der DE-OS 16 08 100 ist eine Kupfer-Nickal-Titan-Legierung
bekannt, die eine verbesserte ele^Uische
Leitfähigkeit aufweist Der Nickel- und Mangangehalt liegt zwar im Bereich der vorliegenden Legierung aber
es sind schwerpunktmäßig aufgrund der anderen Zielsetzung andere(spezieüe) Gehalte beabsichtigt.
Eine ohne Zusatzwerkstoff schweißbare Kupfer-Nikkel-Legierung
mit vergleichsweise hohem Nickelgehali und sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt ist aus der DE-OS
2158 647 bekannt.
Kupfer-Nickel-Legierungen auf der Basis 90% Kupfer und ca. 10% Nickel zeichnen sich durch gute Korrosionseigenschaften
in flüssigen Medien aus. Für die Anwendung im Meerwasser wird dabei Fe in einer Größenordnung
von ca. 1,5% zugesetzt. Von diesen Legierungen wird eine gute Schweißeignung verlangt. Es ist
jedoch immer wieder zu verzeichnen, daß diese Legierungen heißrißanfällig sind. Außerdem werden hin und
wieder störende Lichtbogenablenkungen verzeichnet, die zu unbrauchbaren Schweißnähten führen können.
Man hat versucht, durch Herabsetzung des Anteils der Begleitelemente, insbesondere von Kohlenstoff,
Blei, Schwefel, Antimon, Wismut, Tellur und Cadmium die Eigenschaften des Werkstoffes zu verbessern, was
jedoch sehr aufwendig ist und nicht immer den gewünschten Erfolg bringt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Schweißeignung einer Legierung
der eingangs genannten Art sowie einen dafür geeigneten Schweißzusatzwerkstoff zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Die in den übrigen Ansprüchen
angegebenen Maßnahmen verbessern über die reinen legierungstechnischen Maßnahmen hinaus die
so Schweißeignung. Warmverformbarkeit und Festigkeit
Die verbesserte Schweißeignung läßt sich durch moderne
Heißrißprüfverfahren, wie z. B. den modifizierten Varestraint-Test (siehe K. Wilken, DVS-Bericht,
Bad. 52, S. 224-228, 3. Intern. Kolloquium 28. und 29.11.1978: »Schweißen in der Kerntechnik«) nachweisen.
Das folgende Beispiel 1 bezieht sich auf eine bekannte Legierung mit der üblichen Wärmebehandlung.
Eine Legierung mit iO.5% Ni, 1,4% Fe, 1,1% Mangan, 0,02% Kohlenstoff, 0,01% Phosphor, 0,005% Schwefel, 0,025% Zink sowie sonstigen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen von 0,09%, Rest Kupfer wurde wie üblich warmgewalzt und weichgeglüht. Nach dem Varestraint-Test ergaben sich folgende Rißlängen in Abhängigkeit von der Dehnung:
Eine Legierung mit iO.5% Ni, 1,4% Fe, 1,1% Mangan, 0,02% Kohlenstoff, 0,01% Phosphor, 0,005% Schwefel, 0,025% Zink sowie sonstigen erschmelzungsbedingten Verunreinigungen von 0,09%, Rest Kupfer wurde wie üblich warmgewalzt und weichgeglüht. Nach dem Varestraint-Test ergaben sich folgende Rißlängen in Abhängigkeit von der Dehnung:
bei 0,4% Dehnung 1,4% mm Rißlänge,
bei 1% Dehnung 10 mm Rißlänge,
bei 1% Dehnung 10 mm Rißlänge,
bei 1,8% Dehnung 35,4 mm Rißlänge,
bei Dehnungen über 2% Bruch des Werkstoffes.
Eine erfindungsgemäße Legierung im Rahmen des Anspruchs 1 mit: 113% Nickel, 1,65% Eisen, 0,85%
Mangan, 0,008% Kohlenstoff, 0,005% Phosphor, 0,002% Schwefel, 0,01% Zink und sonstige erschmelzungsbedingte
Begleitelemente mit 0,05%, 0,035% Titan und 0,2% Zirkonium, Rest Kupfer, wurde im Gußzustand
homogenisierend sechs Stunden bei 970°C geglüht. Bei üblicher Walz- und Wärmebehandlung war bei der
Schweißarbeit schon eine wesentlich geringere Lichtbogenablenkung festzustellen. Ein Teil der so behandelten
Legierung wurde nach der Warmverformung von 850° bis 350°C in bewegter Luft beschleunigt abgekühlt Das
so behandelte Material wurde dem Varestraint-Test unterworfen und ergab folgende Werte:
20
bei einer Dehnung von 3,4% rißfrei
bei einer Dehnung von 4% Rißlänge < 1 mm.
Durch eine anschließende Kaltverformung von 30% stieg die Festigkeit R von 219 N/mm2 auf 238 N/mm2
bzw. die 0,2-Grenze Rp0^ von 130 N/; /im2 auf 165 N/
mm2.
30
35
40
45
50
55
60
65
Claims (1)
1. Verfahren zur Verbesserung der Schweißeignung, insbesondere zur Verringerung der HeiBrißanfälligkeit,
bei gleichzeitiger Verbesserung der Wannverformbarkeit und Festigkeit einer Kupfer-Nickel-Legierung
aus
an Tantal oder an Hafnium durch die halbe Menge Zirkonium ersetzt ist, wobei der Zirkoniumgehalt
dem lOfachen Gehalt an Kohlenstoff entspricht, als artgleicher Schweißzusatzwerkstoff für die nach
dem Verfahren gemäß Anspruch 2 hergestellte Legierung.
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